[实用新型]一种测量线圈自感系数的新型装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及教学用具领域，具体涉及一种测量线圈自感系数的新型装置。

背景技术：

线圈的自感是高中物理选修3-2中的重点内容，可每当教师讲到线圈的自感系数时，学生总感觉不够形象具体。在教材中也仅仅简单提出自感系数与线圈的大小、形状、圈数及是否有铁芯等因素有关，这不利于锻炼学生的感性思维。

传统测量电感的自感系数是用交流电桥，它存在平衡点较难找，并且在空间杂散信号干扰下很容易产生误差等问题；同时，交流电桥结构复杂、造价高。本实用新型涉及一种测量线圈自感系数的新型装置，该装置具有结构简单、造价低、易于操作、测量精度高的特点。

发明内容：

利用能量转化原理，发明了一种测量线圈自感系数的新型装置。所述装置包括直流电源(1)、开关(2)、待测线圈的直流电阻(3)、待测线圈(4)、滑动变阻器(5)、电流表(6)、理想二极管(7)、电阻b(9)、试管(8)、三通管(10)、注射器筒(12)、活塞(11)、阀门(13)、毛细管(14)、有色液注(15)、刻度尺(16)。本实用新型的装置方案如下：

所述直流电源是电压可调的，与开关，待测线圈、滑动变阻器、电流表通过导线相连，构成第一串联回路，当开关闭合时，此回路接通并稳定时，待测线圈中电流稳定。待测线圈将电场能量转化为磁场能量存储起来。待测线圈的直流电阻是待测线圈在通入直流电时的内阻。当开关突然断开时，由于自感线圈中的电流不能突变，它将会放电，待测线圈中储存的磁场能量转化为热能。

所述电阻b是用电阻丝做成的电阻器，与直流电源，开关，理想二极管，电流表、滑动变阻器相连构成第二串联回路，当开关闭合时，由于理想二极管的单向导电性，电流不会流过电阻丝。电阻丝与待测线圈，理想二极管相连构成第三串联回路，当开关断开时，第三串联回路接通，原来线圈中储存的磁场能量将转化为在待测线圈内阻和电阻丝上放出的热量。

所述试管里固定有电阻丝，电阻丝上释放的热量使试管中的气体吸热升温，体积膨胀。

所述活塞位于注射器筒内，可调节压强使毛细管中的有色液柱处于0刻度位置，再通过关闭阀门使两边气体隔绝。

所述三通管用来连接封闭试管，注射器筒及毛细管，四者皆为绝热的。毛细管上固定有刻度尺，可以比较精确地测量有色液柱移动的距离。

附图说明：

图1是电路结构框图；

图2是装置整体示意图；

图中：1-直流电源、2-开关、3-待测线圈内阻、4-待测线圈、5-滑动变阻器、6-电流表、7-理想二极管、8-试管、9-电阻b、10-三通管、12-注射器筒、11-活塞、13-阀门、14-毛细管、15-有色液注、16-刻度尺

具体实施方式：

(1)闭合开关，直流电源与开关，待测线圈、滑动变阻器、电流表构成的第一串联回路接通，电流渐趋于稳定。线圈中将储存能量①。

(2)利用活塞调节压强，使毛细管中的有色液柱处于0刻度位置，关闭阀门10使两边气体隔绝。

(3)断开开关时，由于自感线圈中的电流不能突变，它将充当电源与理想二极管、电阻2串联，构成回路。此时线圈中储存的磁场能量释放，原来线圈中储存的磁场能量转化为在待测线圈内阻和电阻丝上放出的热量。在电阻丝上放出的热量为

ΔQ=12LI2.rr+rL]]>②。

此热量使试管中的气体加热、升温，气体膨胀使得毛细管中的有色液柱移动，可通过刻度尺测量出毛细管中有色液柱移动的距离Δx。因为是等压过程，所以气体吸热为式中m为气体质量，μ为其摩尔质量，ΔT为温升。

设气体体积改变量为ΔV，则由理想气体状态方程可得